航天器地面伴飞系统遥测遥控数据接口设计与实现

航天器地面伴飞系统由遥测遥控数据接口和高精度的数字仿真模型组成.在伴飞系统工作过程中,通过数据接口实时接受在轨航天器遥测遥控数据,并注入航天器数字模型进行同步仿真,进而实现在轨航天器的地面孪生系统.对航天器地面伴飞系统中遥测遥控数据接口的设计与实现问题展开研究.对地面伴飞中涉及的遥测遥控数据标准化封装、数字模型与遥测遥控数据双向映射技术进行了介绍.给出了遥测遥控数据接口的设计与实现过程,对其中的数据对接模块、数据驱动与状态同步模块进行了详细介绍.通过实际工程案例对所设计接口进行了验证.结果表明遥测遥控数据接口工作正常,为地面伴飞系统提供了有效的数据支撑.     

基于G2的卫星控制系统故障诊断的半物理仿真

研究一种基于G2的集故障注入、故障模拟和故障诊断为一体的半物理仿真系统,包括基于VxW orks的实时硬件模拟系统、星载姿轨控计算机、数管及遥控遥测模拟器和专用接口箱等.开发了基于G2的以某一类典型卫星控制系统为对象的故障诊断专家系统,并对G2外部接口进行了扩展设计.最后,以典型故障为例,在半物理仿真平台上进行了演示验证.     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

一种集成化的卫星PCM测控与时间同步性能测试系统设计

卫星平台电子系统中遥控、遥测与时间同步性能的优劣关系到卫星安全与实用效能。针对以往平台电子系统对接采用单机自检设备，存在设备零乱、软件系统性较弱的缺点，设计开发了一套集成化的应用于卫星系统级测试的PCM测控与时间同步性能测试系统。系统具备适应不同PCM测控码率与格式要求的能力，可无缝集成功能丰富的综合测试软件，完成测控数据处理，并基于触发时间锁存原理，实现了高精度的卫星时间同步性能测试。     

中国首次火星探测任务有效载荷地面综合测试系统设计

介绍了中国首次火星探测任务有效载荷分系统的试验矩阵,以及地面综合测试系统的技术要求。面向2个探测器、5种场景的测试任务需求,设计由接口适配、业务处理、数据管理组成的3层统一架构,实现了不同场景下测试系统的功能和外部接口适配;根据星上科学数据处理与传输机制,设计地面科学数据处理流程,满足了13类载荷科学数据判读需求;针对单星1 900维工程遥测、400条数据注入指令的高维特性,设计基于规则的数据判读软件,实现了载荷遥测数据及数据注入指令的自动化判读。任务执行结果表明该系统满足不同试验模式下有效载荷测试任务的需求,有效保障了载荷测试任务的顺利实施。     

一种集成化的卫星PCM测控与时间同步性能测试系统设计

卫星平台电子系统中遥控、遥测与时间同步性能的优劣关系到卫星安全与实用效能。针对以往平台电子系统对接采用单机自检设备,存在设备零乱、软件系统性较弱的缺点,设计开发了一套集成化的应用于卫星系统级测试的PCM测控与时间同步性能测试系统。系统具备适应不同PCM测控码率与格式要求的能力,可无缝集成功能丰富的综合测试软件,完成测控数据处理,并基于触发时间锁存原理,实现了高精度的卫星时间同步性能测试。     

基于Agent的工程车辆综合控制与管理的研究

针对承担复杂作业任务的大型工程车辆与施工机械控制与管理的需求,提出了基于Agent的分布式网络控制系统.研究了基于智能控制Agent的工程车辆综合控制和管理的体系结构、组成部分、功能特性.采用网络控制系统的分层结构和多智能体的递阶结构完成整个系统的协作和信息交换,从而实现运动控制、任务规划与协调、状态监测、系统维护、故障诊断与容错等功能.指出若干Agent协调工作是这类系统的特征.所提出的体系结构已在大型施工机械和工程车辆上得到应用.      

一种基于自测试的卫星快检技术研究

传统卫星设计以功能实现为主，可测试性较低，卫星综合测试基本依赖遥测遥控，测试周期长、效率低、成本高，不能很好地适应未来卫星批量化研制需求。参考民用汽车快速电检技术，从卫星可测试性与自测试设计出发，设计了基于总线调度的卫星快检系统，提高了卫星快速检修与快速发射能力，满足未来卫星低成本高效率研制需求。     

基于故障树分析法的故障诊断专家系统

介绍了一个应用于卫星控制系统的基于故障树分析法的故障诊断专家系统,并描述了此专家系统的基本设计构想及实现方法。该系统既能完成不精确性逻辑推理,又能实现动态知识的过程描述,还能完成必要的复杂的数值计算。该系统也可以应用于其他领域的故障诊断。     

模型数据混合驱动的航天器健康监测技术

针对现有纯数据驱动的航天器健康监测技术不能覆盖非测控弧段,遥测数据有限,无法满足功能复杂化、任务多样化、在轨时间长期化的航天任务需求的问题,提出一种模型和数据混合驱动的航天器健康监测系统架构.该系统以高保真的数字化模型为基础,通过遥测数据与模型的融合,实现对航天器全时间段、连续可靠的状态监控及状态预示.本文对架构中模型实现、遥测数据与模型数据融合、故障诊断等关键技术进行详细描述,并说明在某型号航天器任务过程中的应用验证情况.     

Design and performances of laser retro-reflector arrays for Beidou navigation satellites and SLR observations

Beidou is the regional satellite navigation system in China, consisting of three kinds of orbiting satellites, MEO, GEO and IGSO, with the orbital altitudes of 21500–36000 km. For improving the accuracy of satellites orbit determination, calibrating microwave measuring techniques and providing better navigation service, all Beidou satellites are equipped with laser retro-reflector arrays (LRAs) to implement high precision laser ranging. The paper presents the design of LRAs for Beidou navigation satellites and the method of inclined installation of LRAs for GEO satellites to increase the effective reflective areas for the regional ground stations. By using the SLR system, the observations for Beidou satellites demonstrated a precision of centimeters. The performances of these LRAs on Beidou satellites are very excellent.     

月地高速激光通信系统链路特性分析

根据地球、月球、探月卫星的三体运动,针对月地激光链路的建立与保持,分析了地球与月球对链路的遮挡问题,对链路模式进行分析。仿真结果表明:使用3颗月球极轨(Moon Polar Orbit,MPO)卫星来进行通信时,链路中断的次数将大大减少,但是在某些时间段上,仍然受到月球的遮挡而迫使通信链路频繁中断。使用4颗MPO卫星来进行通信时,链路将不再受到月球的阻挡,而仅受到地球的遮挡。同理,增加地球同步轨道卫星的数目可避免地球的遮挡。仿真结果表明,采用2颗地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星建立链路,链路将不会受到地球的遮挡,建立深空科学研究的信息中继中心,采用激光通信技术,实现月地高速激光信息传输,为我国深空探测技术的发展提供支撑。     

Analysis of GNSS clock prediction performance with different interrupt intervals and application to real-time kinematic precise point positioning

Continuous and timely real-time satellite orbit and clock products are mandatory for real-time precise point positioning (RT-PPP). Real-time high-precision satellite orbit and clock products should be predicted within a short time in case of communication delay or connection breakdown in practical applications. For prediction, historical data describing the characteristics of the real-time orbit and clock can be used as the basis for performing the prediction. When historical data are scarce, it is difficult for many existing models to perform precise predictions. In this paper, a linear regression model is used to predict clock products. Seven-day GeoForschungsZentrum (GFZ) final clock products sampled at 30 s are used to analyze the characteristics of GNSS clocks. It is shown that the linear regression model can be used as the prediction model for the satellite clock products. In addition, the accuracy of the clock prediction for different satellites are analyzed using historical data with different periods (such as 2 and 10 epochs). Experimental results show that the accuracy of the clock with the linear regression prediction model using historical data with 10 epochs is 1.0 ns within 900 s. This is higher accuracy than that achieved using historical data of 2 epochs. Finally, the performance analysis for real-time kinematic precise point positioning (PPP) is provided using GFZ final clock prediction results and state space representation (SSR) clock prediction results when communication delay or connection breakdown occur. Experimental results show that the positioning accuracy without prediction is better than that with prediction in general, whether using the final clock product or the SSR clock product. For the final clock product, the positioning accuracy in the north (N), east (E), and up (U) directions is better than 10.0 cm with all visible GNSS satellites with prediction. In comparison, the 3D positioning accuracy of N, E, and U directions with visible GNSS satellites whose prediction accuracy is better than 0.1 ns using historical data of 10 epochs is improved from 15.0 cm to 7.0 cm. For the SSR clock product, the positioning accuracy of N, E, and U directions is better than 12.0 cm with visible GNSS satellites with prediction. In comparison, the 3D positioning accuracy of N, E, and U directions with visible GNSS satellites whose prediction accuracy is better than 0.1 ns using historical data of 10 epochs is improved from 12.0 cm to 9.0 cm.     

一种光纤通道轻量IP上层协议

在光纤通道网络平台上选用一种可用于性能测试的上层协议是网络测试手段的关键.IP上层协议技术已经十分成熟,在IP上层协议的基础上提出了一种光纤通道轻量IP上层协议,详细地规定了轻量IP上层协议的通信模式和数据格式。利用光纤通道接口设备IP驱动程序,通过中间层驱动插入的方法实现了光纤通道轻量IP上层协议的数据通信,并通过FC分析仪检测到实现结果符合设计的要求.最后分析了轻量IP上层协议短消息传输效率高、通信模式灵活简便、节点标识易于实现的优点,所以轻量IP上层协议适用于光纤通道网络性能的测试.      

高分七号卫星高精度控制技术与验证

高分七号卫星（GF-7）控制系统，一方面通过研制甚高精度星敏感器和高平稳度翼板驱动机构（SADA），提高部件性能指标；另一方面采用在轨参数标定、星地闭环补偿等控制技术，进一步提高系统性能。经飞行验证表明，控制系统实现了角秒级姿态测量精度，稳定度达到10-5(°)/s量级，与同类型测绘卫星控制系统比较，姿态测量精度和稳定度均达到中国领先、国际先进的水平，使中国遥感测绘卫星控制能力得到了大幅提升。最后展望了GF-7卫星控制分系统进一步提高控制精度的发展方向。     

天基通信与太空射电望远镜功能一体系统

摘要： 针对现有地基深空通信系统存在深空通信距离不够远、数传速率不够高等缺点,提出一种基于分布式协同控制的天基主动深空通信与太空射电望远镜功能一体系统.该系统部署在地球静止轨道上,由1颗馈源星、1颗中心星和4294颗小卫星（单元星）通过精密编队和在轨自主组装的方式构成,一体化集成天基主动深空通信功能和射电天文望远镜功能.该系统可以为深空探测器提供一个星地高速中转站,由于其部署在地球静止轨道,几乎不受大气云层影响,可以大幅度提升深空探测通信支持距离和数传速率,且能使射电天文望远镜的分辨率和灵敏度提升1~2个数量级.     

遗传算法在通信卫星轨道优化设计中的应用

大椭圆通信卫星的发展，既是对传统通信卫星的有力补充，又可以为验证大椭圆轨道通信卫星技术提供平台，具有十分重要的意义。为解决重点区域24小时实时通信覆盖问题，提出了一种改进的遗传算法以寻求卫星组网的最优轨道参数设计。分析了星座的轨道面及相位布置，设计了个体编码方式并提出了改进算法性能的保优算子。仿真结果表明：提出的算法能够寻求到最优星座方案，该方案可为目标区域提供24小时实时通信，且算法的收敛速度快、稳定性好。     

A new approach to the telescope operation method for satellite tracking using a time synchronization technique

For the development of a telescope that is capable of precisely tracking satellites and high-speed operation such as satellite laser ranging, a special method of telescope operation is required. This study aims to propose a new telescope operation method and system configuration for the independent development of a mount and an operation system which includes the host computer. Considering that the tracking of a satellite is performed in real time, communication and synchronization between the two independent subsystems are important. Therefore, this study applied the concept of time synchronization, which is used in various fields of industry, to the communication between the command computer and the mount. In this case, communication delays do not need to be considered in general, and it is possible to cope with data loss. Above all, when the mount is replaced in the future, only the general communication interface needs to be modified, and thus, it is not limited by replacement in terms of the overall system management. The performance of the telescope operation method developed in this study was verified by applying the method to the first mobile SLR system in Korea. This study is significant in that it proposed a new operation method and system configuration, to which the concept of time synchronization was applied, for the observation system that requires an optical telescope.     

宇航立式硬支承动平衡机特大型精密轴系

本文就精密轴系的特点和可靠性做了扼要分析。采用具有双排节流器的对置轴承,使刚度成倍提高,以满足新型立式硬支承动平衡机噪声小、转速低、支撑系统力矩刚度大的特殊要求。使质量特性参数严格地限制在某个测试精度范围内。